Thiết kế xe cứu hộ giao thông trên nền xe m750sl

Đối với một sinh viên cuối khóa, việc chuẩn bị những hành trang và một tỉnh thần sẵn sàng đến với một chương mới trong cuộc sống là một trong những nhiệm vụ bắt buộc. Và trước khi đến với một chương mới đầy những thử thách ấy, mỗi người đều phải trải qua một cánh cửa, đây có thể gọi là một bài tập cuối cùng trong cuộc đời của một người học sinh sinh viên, đó chính là thực hiện luận văn tốt nghiệp. Đối với em, luận văn tốt nghiệp không hẳn là một bài kiểm tra cuối cùng mà nó chỉ mang tính chất của việc tự bản thân nhìn nhận lại khả năng của bản thân. Và để hoàn thành bài luận văn, sức lực của mỗi mình em là không đủ, mà còn có sự hướng dẫn tận tình của thầy.

VIỆN CƠ KHÍ

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ XE CỨU HỘ GIAO THÔNG TRÊN NỀN XE M750SL

Giảng viên hướng dẫn: ThS PHẠM VĂN THỨC Sinh viên thực hiện: QUÁCH HÒA GIA HƯNG MSSV: 1851080244 Lớp: CO18D

Thành Phố Hồ Chí Minh, năm 2022

LỜI CẢM ƠN

Luận văn tốt nghiệp là chứng nhận kết quả của quá trình học hỏi, nghiên cứu và sự nỗ lực và học tập trong gần 5 năm tại trường Đại học Giao thông Vận tải Thành phố Hồ Chí Minh Bên cạnh đó cùng với kinh nghiệm 15 tuần thực tập thực tế tại Công ty TNHH

Vĩnh Phát Motors, em xin chọn đề tài “Thiết kế xe cứu hộ giao thông trên nền xe

M750SL” làm đề tài luận văn tốt nghiệp

Trong quá trình thực hiện và hoàn thành luận văn tốt nghiệp, em gặp không ít khó

khăn và vấn đề cần giải đáp Nhờ sự giúp đỡ tận tình của thầy ThS Phạm Văn Thức

cùng với phòng R&D trong Công ty TNHH Vĩnh Phát Motors mà em đã giải đáp được thắc mắc và giải quyết được các vấn đề thiếu sót Em xin trân trọng gửi lời cảm ơn sâu

sắc đến thầy ThS Phạm Văn Thức đã hỗ trợ em hoàn thiện hơn đề tài luận văn của

mình

Sau cùng em cũng xin gửi những lời tri ân tới gia đình, và Quý thầy cô trong Viện cơ khí và Bộ môn ô tô đã tạo điều kiện, hướng dẫn cho em thực hiện và hoàn thành đề tài luận văn tốt nghiệp của mình

Em xin chân thành cảm ơn

TP Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 12 năm 2022 Sinh viên thực hiện

QUÁCH HÒA GIA HƯNG

TÓM TẮT LUẬN VĂN

Nền công nghiệp ô tô những năm gần đây tại Việt Nam phát triển vượt trội, đời sống con người được nâng cao, nhu cầu mua sắm ô tô sử dụng, đi lại ngày càng nhiều Mặc dù chất lượng của ô tô ngày được cải thiện nhưng vẫn không thể tránh khỏi những nguy cơ hư hỏng dọc đường hoặc đơn giản là hết nhiên liệu hay thủng lốp Không những thế nhu cầu vận chuyển ô tô mới đến giao cho những khách hàng mua xe nhỏ lẻ Do đó đáp ứng nhu cầu thực tế đó thì việc thiết kế ô tô tải chuyên dụng để cứu hộ giao thông và chở xe là cần thiết

Để đáp ứng nhu cầu cùng với mong muốn khắc phục được các vấn đề ùn tắc giao

thông do tai nạn một cách nhanh chóng, em đã hướng đến đề tài “Thiết kế xe cứu hộ

giao thông trên nền xe M750SL” làm đề tài luận văn tốt nghiệp, luận văn này trình

bày nội dung thiết kế xe cứu hộ giao thông trên ô tô cơ sở VINHPHAT M750SL Bên cạnh đó còn dùng phần mềm thiết kế 3D minh họa trực quan hơn và tăng sự chính xác trong việc kiểm bền cho sản phẩm thiết kế Bố cục luận văn gồm 4 chương:

Chương 1: Tổng quan đề tài, giới thiệu các loại xe cứu hộ có mặt trên thị trường

hiện nay

Chương 2: Phân tích nhu cầu, đề tài và lựa chọn phương án thiết kế Chương 3: Giới thiệu về ô tô M750SL của VM motors và lý do chọn xe

Chương 4: Tính toán và thiết kế sơ bộ các bộ phận chính, kiểm tra ổn định, động

học và động lực học xe thiết kế Ứng dụng Solidworks vào thiết kế, mô phỏng phân tích xe cứu hộ

Chương 5: Khai thác kỹ thuật xe cứu hộ, các cách sử dụng và lưu ý an toàn

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1

1.1 Tổng quan về cứu hộ giao thông 1

1.2 Giới thiệu chung về xe cứu hộ giao thông 1

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 4

2.1 Phân tích nhu cầu 4

2.2 Các loại hình cứu hộ 5

2.2.1 Cứu hộ sàn trượt mặt đất 5

2.2.2 Cứu hộ sàn trượt nghiêng gắn cẩu 7

2.2.3 Cứu hộ dùng cẩu và càng nâng 8

2.3 Kết luận phương án thiết kế 9

CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT Ô TÔ CƠ SỞ 10

3.1 Giới thiệu về ô tô chassis VINHPHAT M750SL 10

3.2 Lý do chọn xe M750SL 14

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ XE CỨU HỘ 15

4.1 Yêu cầu cần đạt để thiết kế xe cứu hộ giao thông 15

4.2 Phân tích phương án thiết kế và thiết kế sơ bộ 15

4.4.1 Tính toán bố trí chung khối lượng 26

4.4.2 Xác định tọa độ trọng tâm ô tô 28

4.4.3 Kiểm tra ổn định của ô tô 30

4.5 Tính toán hệ thống thủy lực và cáp kéo sàn 34

4.5.1 Tính toán chọn PTO và bơm thủy lực 34

4.5.2 Tính toán xy lanh thủy lực 37

4.5.3 Tính toán chọn cáp kéo sàn 40

4.6 Tính toán động lực học của xe 44

4.6.1 Xây dựng đồ thị đặc tính ngoài động cơ 45

4.6.4 Xác định nhân tố động học D-V 51

4.6.5 Xác định khả năng tăng tốc của ô tô 53

4.7 Mô phỏng hoạt động của xe cứu hộ và ứng dụng tính bền cho các chi tiết xe cứu hộ bằng solidworks 57

4.7.1.Giới thiệu chung về Solidwork 57

4.7.2 Cơ sở lý thuyết được sử dụng trong Solidworks 58

4.7.3 Ứng dụng Solidworks vào tính bền 60

CHƯƠNG 5: KHAI THÁC KỸ THUẬT XE CỨU HỘ 75

5.1 Những chú ý khi sử dụng xe cứu hộ 75

5.2 Quy trình lắp đặt cơ cấu sàn nâng 78

5.3 Bảo dưỡng kỹ thuật 79

DANH SÁCH HÌNH VẼ

Hình 1 1 Xe cứu hộ dùng cẩu 2

Hình 1 2 Xe cứu hộ dùng càng nâng thủy lực 2

Hình 1 3 Xe cứu hộ sàn nghiêng đang cứu hộ xe 3

Hình 1 4 Xe cứu hộ sàn trượt sát mặt đất 3

Hình 2 1 Số liệu lượng xe ô tô đang lưu hành tại Việt Nam 4

Hình 2 2 Báo cáo hàng tháng- tháng 10 của VAMA 5

Hình 2 3 Các loại xe cứu hộ 5

Hình 2 4 Hình minh họa xe cứu hộ sàn trượt sát mặt đất 6

Hình 2 5 Xe cứu hộ sàn trượt mặt đất của Samco 6

Hình 2 6 Minh hoạc xe cứu hộ sàn trượt gắn cẩu 7

Hình 2 7 Xe cứu hộ sàn nghiêng gắn cẩu của Samco 7

Hình 2 8 Minh họa xe cứu hộ gắn cẩu và càng nâng 8

Hình 2 9 Xe cứu hộ gắn cẩu và càng nâng của Samco 8

Hình 4 1 Minh họa cho sàn trượt sát mặt đất có góc nghiêng thấp 17

Hình 4 2 Xy lanh thủy lực đang hoạt động 17

Hình 4 14 Khối lượng bát trượt 25

Hình 4 15 Sơ đồ phân bố trọng lượng 27

Hình 4 16 Sơ đồ xác định bán kính quay vòng của ô tô 31

Hình 4 18 Xe nâng sàn lên 32

Hình 4 17 Xe hạ sàn xuống sát mặt đất 33

Hình 4 19 Công tắt PTO là công tắt điện điều khiển cuộn selenoid của van khí nén 35

Hình 4 20 PTO của KOZMAKSAN cho hộp số MSB-5SM 35

Hình 4 21 Thống số kích thước của PTO có đầu ra ISO 36

Hình 4 23 Sơ đồ tính toán lực nâng 37

Hình 4 24 Sơ đồ tính chiều dài hoạt động 38

Hình 4 25 Các loại đầu cáp 43

Hình 4 26 Sơ đồ thủy lực nâng hạ sàn và kéo cáp trượt 43

Hình 4 27 Kích thước cản của từng loại xe 47

Hình 4 28 Quy trình sảm xuất qua hệ sinh thái Solidworks 57

Hình 4 36 Chuyển đổi để kiểm tra đơn vị và xem thêm các thuyết bền khác 64

Hình 4 37 Hiển thị nơi có giá trị cao nhất và thấp nhất 64

Hình 4 38 Tạo báo cáo về tính toán 65

Hình 4 39 Tính bền dầm trượt 65

Hình 5 8 Cố định xe bằng thanh chặn và xích 76

Hình 5 9 Cố định xe bằng chằng tăng đơ 76

Hình 5 7 Dây chằng tăng đơ 76

Hình 5 10 Cho dây qua khe đầu tăng đơ 77

Hình 5 11 Bật về trước rồi kéo mạnh về sau 77

Hình 5 12 Ấn lẫy khi tháo dây chằng 77

Hình 5 13 Tháo lẫy để gỡ dây 77

Hình 5 1 Cơ cấu xoay sàn nâng 78

Hình 5 2 Lắp cáp trượt lên tấm trượt 79

Hình 5 3 Bôi trơn dọc thanh trượt 79

Hình 5 4 Bôi trơn cáp và chốt puly 80

Hình 5 5 Bôi trơn chốt xy lanh 80

Hình 5 6 Bôi trơn con lăn sàn 80

Bảng 4 4 Khối lượng xe trước khi cắt ngắn 26

Bảng 4 5 Khoảng cách trọng tâm khi đã cắt ngắn đuôi xe 26

Bảng 4 6 Phân bố khối lượng lên các cầu xe 27

Bảng 4 7 Khối lượng phân bố 28

Bảng 4 8 Phân bố khối lượng theo chiều cao 29

Bảng 4 9 Thông số giới hạn ổn định 30

Bảng 4 10 Thông số giới hạn ổn định của ô tô 32

Bảng 4 11 Phân bố khối lượng khi hạ sàn sát đất 34

Bảng 4 12 Phân bố khối lượng khi kéo sàn rời mặt đất 33

Bảng 4 13 Bảng hệ số an toàn 41

Bảng 4 14 Thông số kỹ thuật cáp thép 6x36 42

Bảng 4 15 Thông số tính toán động lực của xe 44

Bảng 4 16 Công suất và moment 45

Bảng 4 17 Phân bố lực kéo từng tay số 48

Bảng 4 23 Thời gian chuyển tay số 56

Bảng 4 24 Thời gian và quãng đường tăng tốc 56

Bảng 4 25 Thông tin vật liệu dầm trượt 65

Bảng 4 26 Bảng kết quả tính bền dầm trượt 67

Bảng 4 27 Bảng thông tin bát liên kết giữa chasis và dầm nâng 69

Bảng 4 28 Bảng kết quả tính bền bát kết nối dầm nângt với chasis 70

Bảng 4 29 Thông tin vật liệu sàn 72

Bảng 4 30 Bảng kết quả tính bền sàn 73

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI1.1 Tổng quan về cứu hộ giao thông

Hiện nay, nước ta đã và đang bước vào thời kì hội nhập với nền kinh tế thế giới, mở ra nhiều cơ hội phát triển cho mọi ngành nghề Đời sống con người được nâng cao, nhu cầu mua sắm ô tô làm phương tiện đi lại ngày càng được gia tăng nên cần nhiều phương tiện vận chuyển ô tô đến nhà cho người mua nhỏ lẻ Bên cạnh nhu cầu giao xe để ứng cứu được nhanh chóng và tiện lợi hiện các garage ô tô, showroom, các trung tâm thường có những chiếc xe cứu hộ giao thông và chở xe chuyên dụng mặc dù chất lượng của ô tô ngày được cải thiện nhưng vẫn không thể tránh khỏi những nguy cơ hư hỏng dọc đường hoặc đơn giản là hết nhiên liệu hay thủng lốp Do đó đáp ứng nhu cầu thực tế đó thì việc thiết kế ô tô tải chuyên dụng để cứu hộ giao thông và chở xe là cần thiết

Với mục đích ý nghĩa đó: “Thiết kế xe cứu hộ giao thông và chở xe từ xe cơ sở

VINHPHAT M750SL” là đề tài luận văn tốt nghiệp ngành cơ khí ô tô của em 1.2 Giới thiệu chung về xe cứu hộ giao thông

Cứu hộ giao thông là một dịch vụ giải toả ách tắc giao thông gây ra do phương tiện giao thông bị hỏng, do tai nạn giao thông, cứu người bị mắc kẹt trong xe, hoặc đơn giản là kéo xe ô tô hỏng về nơi sửa chữa Điều khiển các xe cứu hộ là một kíp nhân viên cứu hộ được đào tạo kỹ lưỡng và từng trải, hiểu biết kỹ thuật ô tô và kỹ thuật sơ cứu người bị thương

Xe cứu hộ được chia thành ba loại chính:

- Loại có nhiệm vụ cứu hộ: là xe chỉ sử dụng để cứu hộ cấp cứu các trường hợp khẩn cấp liên quan đến sức khỏe tính mạng con người

- Loại có nhiệm vụ kéo xe: là loại xe cứu hộ có tác dụng cẩu kéo xe bị nạn - Loại có nhiệm vụ chở xe: là loại có sàn chở xe để chở xe bị nạn

Phân loại xe cứu hộ

- Dựa vào trọng lượng của xe cứu hộ ta có thể tạm thời chia thành: + Xe cứu hộ hạng nhẹ: cứu hộ, chở các xe ô tô 4 chỗ cỡ nhỏ

+ Xe cứu hộ hạng trung: cứu hộ, chở các ô tô 7,9 chỗ hoặc các xe tải dưới 1 tấn + Xe cứu hộ hạng nặng: cứu hộ, chở các ô tô tải cỡ nặng trên 3.5T

+ Xe cứu hộ siêu trọng: dùng để cứu hộ các xe hạng nặng như xe công trình

Dựa vào đặc điểm về thiết bị cứu hộ:

+ Xe cứu hộ dùng cẩu: loại này dùng để cứu hộ phương tiện ra khỏi các khu vực bị nạn mà không thể tiếp cận trực tiếp như bị rơi xuống ao hồ, qua bờ kè cao tốc

Hình 1 1 Xe cứu hộ dùng cẩu

+ Xe cứu hộ dùng càng nâng thủy lực: xe được trang bị móc kéo và càng nâng thủy lực dùng để nâng bánh xe trước hoặc sau của xe cần cứu hộ khỏi mặt đất và kéo về nơi sửa chữa

Hình 1 2 Xe cứu hộ dùng càng nâng thủy lực

+ Xe cứu hộ sàn trượt nghiêng: Xe có có cấu sàn có thể nâng lên 1 góc và trượt sàn xuống đất để có thể dùng tời kéo và cố định xe lên sàn Nhờ đó có thể chở được phương tiện hoàn toàn bất động không thể tự di chuyển trên trục xe của nó

Hình 1 3 Xe cứu hộ sàn nghiêng đang cứu hộ xe

+ Xe cứu hộ sàn trượt sát mặt đất: đây là loại sàn trượt cải tiến của loại sàn trượt nghiêng Xe hạ được sàn gần sát mặt đất để có thể chở được xe có khoảng sáng gầm thấp

Hình 1 4 Xe cứu hộ sàn trượt sát mặt đất

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Phân tích nhu cầu

Xe cứu hộ được cải tạo từ một chiếc xe tải bởi nhà máy sản xuất, lắp ráp xe Trên xe sẽ trang bị các dụng cụ cần thiết dể cứu hộ xe một cách an toàn và nhanh chóng

Phân tích và lựa chọn phương án thiết kế sẽ đưa ra các phương án khả thi có thể sử dụng tại Việt Nam để cứu hộ giao thông, các phương án này có đều có những lợi thế riêng Tuy nhiên căn cứ mức độ tiện dụng của phương án tốt nhất trong các phương án trên để thực hiện

Dựa trên thống kê của Cục Đăng kiểm Việt Nam tính đến tháng 9 năm 2022 Việt Nam có 4.937.988 ô tô đang lưu hành trên toàn bộ đất nước [1]

Hình 2 1 Số liệu lượng xe ô tô đang lưu hành tại Việt Nam

Dựa trên báo cáo bán hàng tháng 10 của VAMA (Vietnam Automobile Manufacturers’ Association - Hiệp Hội Các Nhà Sản Xuất Ô Tô Việt Nam) cho thấy xu hướng sử dụng xe ô tô chủ nằm ở phân khúc xe ô tô du lịch với chủ đạo là dòng xe Sedan [2]

Hình 2 2 Báo cáo hàng tháng- tháng 10 của VAMA

2.2 Các loại hình cứu hộ

Cứu hộ giao thông là một dịch vụ giải toả ách tắc giao thông gây ra do phương tiện giao thông bị hỏng, do tai nạn giao thông, cứu người bị mắc kẹt trong xe, hoặc đơn giản là kéo xe ô tô hỏng về nơi sửa chữa Điều khiển các xe cứu hộ là một kíp nhân viên cứu hộ được đào tạo kỹ lưỡng và từng trải, hiểu biết kỹ thuật ô tô và kỹ thuật sơ cứu người bị thương

Trên thế giới có rất nhiều hình thức cứu hộ giao thông Riêng ở Việt Nam sử dụng xe tải chuyên dụng cứu hộ như sau:

Hình 2 3 Các loại xe cứu hộ

2.2.1 Cứu hộ sàn trượt mặt đất

Xe cứu hộ sàn trượt sát mặt đất: thường có một sàn trượt dùng trong viêc cứu hộ các xe có chiều cao gầm thấp Loại này có thể dùng để vận chuyển các xe mới đơn lẻ đến tay khách hàng

Hình 2 4 Hình minh họa xe cứu hộ sàn trượt sát mặt đất

Phương pháp cứu hộ: Đây là một bản cải tiến của xe cứu hộ sàn trượt thẳng, giúp cứu hộ các xe có chiều cao gầm xe thấp Để cứu hộ đầu tiên ta hạ chân chống, nâng sàn lên 1 góc nhỏ và trượt sàn chạm mặt đất sau đó nâng sàn lên một góc thích hợp và tiếp tục trượt sàn trên mặt đất cho đến hết hành trình, dùng tời kéo xe cần cứu hộ tiếp theo cố định xe bằng dây chằng tăng đơ lên sàn sau đó kéo sàn trượt lên, hạ khung sàn xuống sao cho sàn trượt và khung sàn nằm song song với nhau sau đó tiếp tục kéo sàn trượt lên khỏi mặt đất, hạ khung sàn xuống sát chassis chở xe về nơi sửa chữa

Hình 2 5 Xe cứu hộ sàn trượt mặt đất của Samco

Ưu điểm:

- Cứu hộ được các loại xe gầm thấp

- Xe cần cứu hộ có thể được đưa lên sàn một cách dễ dàng bằng tời - Di chuyển được quảng đường xe

- Có thể chở xe mới một cách an toàn

- Cứu hộ được các xe mất khả năng tự di chuyển Nhược điểm:

- Kết cấu thủy lực và cáp sàn phức tạp

- Yêu cầu bảo dưỡng thường xuyên do nâng và hạ sàng bằng cơ cấu ròng rọc cáp

2.2.2 Cứu hộ sàn trượt nghiêng gắn cẩu

Xe cứu hộ sàn trượt nghiêng gắn cẩu: cỡ loại này phù hợp với nhu cầu vận chuyển các xe công trình, xe tải nặng và thường được trang bị cẩu lớn để tiện cho việc cứu hộ Loại này có thể dùng để vận chuyển các xe mới đơn lẻ đến tay khách hàng

Hình 2 6 Minh hoạc xe cứu hộ sàn trượt gắn cẩu

Phương pháp cứu hộ: Hạ chân chống và nâng sàng lên 1 góc nhỏ và trượt sàn chạm mặt đất dùng cẩu kéo xe cần cứu hộ lên sàn, cố định xe bằng dây chằng tăng đơ, sàn trượt được kéo lên, hạ sàn sau đó nâng chân chống và kéo về nơi sửa chữa

Hình 2 7 Xe cứu hộ sàn nghiêng gắn cẩu của Samco

Ưu điểm:

- Xe có sức tải cao, trang bị cơ cấu cẩu tiện lợi khi cứu hộ các trường hợp lật hoặc rơi xuống khu vực trũng

- Cứu hộ được các xe hỏng không tự di chuyển được - Cứu hộ được các xe to, xe công trình

Nhược điểm:

- Sàn xe chỉ trượt nghiêng chạm mặt đất cho nên không thể cứu hộ hoặc chở được các mẫu xe gầm quá thấp

- Kích thước sàn xe bị giới hạn so với loại không gắn cẩu

- Giá thành cao hơn do có gắn thêm hệ thống cẩu và bộ chân chống xe

2.2.3 Cứu hộ dùng cẩu và càng nâng

Xe cứu hộ loại chỉ cẩu và càng nâng: loại này chỉ cẩu hoặc kéo các xe cứu hộ về nơi sửa chữa

Hình 2 8 Minh họa xe cứu hộ gắn cẩu và càng nâng

Phương pháp: Càng nâng được hạ xuống phía dưới gầm xe cần cứu hộ rồi dùng tời kéo phần đầu hoặc đuôi lên phần càng nâng, cố định bánh xe sau đó nâng lên một độ cao phù hơp và kéo về nơi sửa chữa

Hình 2 9 Xe cứu hộ gắn cẩu và càng nâng của Samco

- Linh hoạt cẩu, kéo, cứu hộ nhờ cần cẩu - Kéo xe ổn định nhanh chóng ít thao tác

- Có thể di chuyển nhanh chóng đến nơi cứu hộ ngoại hình nhỏ gọn

- Sức kéo và cẩu của xe cao do ít cơ cấu phụ nên sử dụng hết công suất của xe

- Chi phí bảo dưỡng cho hệ thống thủy lực cao

2.3 Kết luận phương án thiết kế

Sau khi phân tích các phương án cứu hộ có thể sử dụng:khảo ở trên ta rút ra được một số đặc điểm chủ yếu của xe cứu hộ và chở xe này là:

-Sàn xe thường là loại có thể nâng hạ linh hoạt để xe di chuyển lên và được thiết kế thành một sàn liền hoặc nhiều đoạn sàn nối (đối với loại có sàn chở xe);

-Xe thường có càng nâng, kéo xe hư hỏng;

-Sàn được bố trí hệ thống tời (điện hoặc thủy lực) để kéo xe lên dễ dàng (đối với loại có sàn chở xe);

-Một số loại sàn được thiết kế thấp và sát mặt đất thường có các tấm sàn để xe lên xuống thuận lợi

=> Sau khi phân tích các phương án cứu hộ dựa trên xu hướng sử dụng xe tại thị trường Việt Nam, ưu nhược điểm của các phương án cũng như là công nghệ của các nhà máy lắp ráp và sản xuất ô tô hiện nay ngày càng tiến bộ nên phương án xe cứu hộ sàn trượt sát mặt đất là một lựa chọn thích hợp Vậy nên đề tài luận văn tốt nghiệp của em sẽ thiết kế và mô phỏng lại phương án cứu hộ bằng sàn trượt mặt đất

CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT Ô TÔ CƠ SỞ

Việc chọn xe cơ sở phải đáp ứng các yêu cầu cơ bản về kỹ thuật, an toàn và cả về kinh tế Điều kiện đầu tiên để chọn xe cơ sở là các thông số và tiêu chuẩn kỹ thuật từ đó chọn lựa: - Xe cứu hộ cần đảm bảo gọn không quá cồng kềnh để có thể di chuyển đến các khu vực cứu hộ một cách dễ dàng kể cả các đoạn đường khó đi và trên hết là có thể đi đến đại đa số các đường thông dụng mà không làm cản trở giao thông

- Sau khi đã chọn được các loại xe đáp úng để điều kiện kỹ thuật thì ta cần chọn xe có giá thành thấp nhất về tổng thể như có giá thành thành, chi phí bảo dưỡng thấp, phụ tùng thông dụng và lắp ráp

Từ các điểm trên sẽ cấu thành nên một chiếc xe cứu hộ có đủ các yếu tố cạnh tranh và duy trì lâu lên thị trường bên cạnh những xe chuyên dùng của hãng xe khác

3.1 Giới thiệu về ô tô chassis VINHPHAT M750SL

Xe M750SL là xe tải chassis được sản xuất và lắp ráp (SXLR) tại nhà máy Vĩnh Phát Motors

Công ty TNHH Vĩnh Phát Motors – VM MOTORS đã được QINGLING MOTORS chuyển giao công nghệ trong SXLR các loại xe tải với linh kiện đồng bộ 100% từ Isuzu toàn cầu, từ năm 2016 Là đơn vị duy nhất và đầu tiên trên Việt Nam được cung cấp đồng bộ 100% chi tiết của Isuzu từ trụ sở chính CHONGQING

Hình 3 1 Xe m750sl đạt chuẩn EURO5

Từ đó VM Motors cho ra những chiếc xe tải chất lượng cao linh kiện dễ dàng thay thế, bảo dưỡng với giá thành Việt Nam Sản phẩm của công ty trải dài từ xe tải hạng nặng như

Xe M750SL là dòng xe mới nhất của VM Motors trong năm 2022 Sở hữu động cơ 4KH1CN5MD của ISUZU với dung tích xy lanh 2999cc Turbo cho ra công suất cực đại lên đến 85kW Bên cạnh đó xe có mức tiêu hao nhiên liệu khoảng 10L/100Km khi đầy tải mà vẫn đáp ứng được tiêu chuẩn khí thải EURO 5

Số người cho phép chở kể cả người lái 03 (195 kG)

Trọng lượng toàn bộ theo thiết kế lớn nhất,

Động cơ, 4 kỳ, 4 xi lanh thẳng hàng, tăng áp ISUZU QINGLING/ 4KH1CN5MD Dung tích xy lanh, cm3 2999

Công suất lớn nhất (Nemax/nN), kW/v/ph 85/2900

Ly hợp 01 đĩa ma sát khô, dẫn động thuỷ lực,

Hộp số cơ khí 6 cấp, model MSB-5SM

Tỷ số truyền hộp số, ih

5,016-2,672-1,585-1,00-0,77-L4,783

Tỉ số truyền cầu sau chủ động 5,375

Hệ thống treo trước Phụ thuộc, nhíp lá Giảm chấn thuỷ lực Hệ thống treo sau Phụ thuộc, nhíp lá Giảm chấn thuỷ lực Phanh công tác (bánh xe) Tang trống (guốc)

- Dẫn động Khí nén 02 dòng trợ lực thủy lực

Phanh đỗ (dừng) Tang trống (guốc)

Hệ thống phanh dự phòng Phanh khí xả

Thiết bị trợ giúp điều khiển hệ thống phanh ABS

Kiểu loại cơ cấu lái Trục vít-êcu bi, trợ lực thủy lực

Tỷ số truyền cơ cấu lái 27,7-31,7

Góc quay lớn nhất bánh xe dẫn hướng 35 độ

Mặt cắt ngang dầm dọc, mm 170x65

Khoảng cách 2 mép ngoài dầm dọc, mm 700

Bình ắc quy: (lượng, điện áp, dung lượng) 12V-75Ah x 2 bình

Máy phát điện: (điện áp, cường độ điện) 14V- 60A

Động cơ khởi động: (điện áp, công suất)

Hình 3 3 Kích thước xe M750SL trước khi cải tạo

3.2 Lý do chọn xe M750SL

Sau khi tìm phương án ta chọn xe M750SL vì các lý do sau:

- Xe có hệ thống phanh ABS chống trượt dẫn động khí nén là chưa từng có trên các dòng xe tải dưới 10T đảm bảo an toàn

- Bộ nguồn khí nén, bình tích áp được trang bị sẵn và có thể dùng để dẫn động điều khiển một số cơ cấu thủy lực được lắp đặt trên khi thiết kế xe cứu hộ

Hình 3 4 Công tắc PTO tích hợp sẵn

- Động cơ tiết kiệm nhiên liệu ( 10L/100Km) nên tính kinh tế là tối ưu

- Xe M750SL của VM motor có chính sách bảo hành dài lên đến 5 năm hoặc 150.000Km

- Nội thất của xe được trang bị hiện đại và với cấu hình phong phú, trang bị bảng dark board LCD hiển thị đầy đủ các thông tin trên xe, hành hình 13,3 Inch độ phân giải cao, camera lùi, khóa điện, điều khiển từ xa,

Hình 3 5 Khoang nội thất xe M750SL

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ XE CỨU HỘ 4.1 Yêu cầu cần đạt để thiết kế xe cứu hộ giao thông

- Thiết kế theo QCVN09:2015/BGTVT [3] và Thông tư 42/2014/TT-BGTVT [4] quy định về sàn xe của xe tự đổ, xe xi téc, xe tải tham gia giao thông đường bộ

- Sử dụng phần khung gầm ô tô cơ sở không chấp nối

- Đảm bảo được các yêu cầu về an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường theo quy định hiện hành, đồng thời đáp ứng được các yêu cầu về mặt mỹ thuật công nghiệp

- Ô tô thiết kế khai thác tốt các đặc tính kỹ thuật, động lực học của xe cơ sở - Ô tô phải đảm bảo chuyển động ổn định và an toàn trên các lọai đường giao thông công cộng

- Đảm bảo được một số yêu cầu cụ thể đối với ô tô cứu hộ giao thông:

+ Sàn xe phải được bố trí sao cho xe có thể lên xuống dễ dàng, đảm bảo góc thoát trước, sau khi lên xuống của đa số các dòng xe con có trên thị trường hiện nay

+ Xe thiết kế đảm bảo chở ô tô con, bán tải và xe tải nhỏ dưới 2T mà xe không quá tải cho phép; kích thước sàn đảm bảo cho xe không va chạm

+ Sàn phải được bố trí nâng hạ linh hoạt, đảm bảo cho xe lên xuống dễ dàng, an toàn; hệ thống nâng hạ đảm bảo tải cho phép, bố trí gọn, chắc chắn, điều khiển dễ dàng + Kích thước tổng thể sàn xe không làm thay đổi kích thước tổng thể của toàn xe theo quy định

4.2 Phân tích phương án thiết kế và thiết kế sơ bộ

Để chọn phương án thiết kế của xe chở ô tô em đã dựa vào nhu cầu vận chuyển xe hiện nay ở Việt Nam

Tham khảo thông số của một số ô tô con trên thị trường hiện nay tổng hợp trong:

Bảng 4 1 Thông số xe tham khảo

STT Tên dòng xe Kích thước bao

4 SUZUKI Carry Pro 4195x1765x1910 1070

Thông tư số 42/2014/TT-BGTVT

Dựa trên kích thước của ô tô cơ sở, theo quy định pháp luật thong-tu-85-2014-TT-BGTVT-ve-cai-tao-phuong-tien-giao-thong-co-gioi-duong-bo, và tham khảo một số thông số ô tô có trên thị trường hiện này ta đưa ra các phân tích thiết kế như sau:

Theo yêu cầu của xe cứu hộ giao thông và chở xe thì sàn xe phải thiết kế cho phép xe lên xuống dễ dàng

Với chiều dài sàn hiện tại nếu chỉ dùng 1 sàn thì chỉ chở được 1 ô tô nên không kinh tế và tiện dụng, vì vậy cần thiết kế sao cho có bộ càng nâng ở phía sau để để kéo xe và sàn có thể trượt dễ dàng và hạ thấp để cho ô tô lên xuống Như vậy xe phải bố trí thêm hệ thống càng nâng phía sau dùng để ổn định sàn khi hạ và kéo xe khi di chuyển trên đường

Dựa trên những phân tích trên ta đưa ra phương án thiết kế như sau:

Bố trí ô tô con trên sàn xe: vì chiều rộng sàn thiết kế không được quá 2,5 m mà chiều dài trung bình của xe con là trên 4 m, cho nên không thể đặt xe nằm ngang trên sàn (tính theo hướng đầu xe thiết kế) Vì vậy ta chỉ có thể bố trí xe nằm dọc theo hướng đầu xe thiết kế

Sàn xe chủ yếu để chở xe bị nạn nên được thiết kế đảm bảo các đặc tính kỹ thuật chính sau:

- Đảm bảo đủ kích thước và khoảng cách an toàn để chở xe cần cứu hộ một cách tiện lợi nhất là khi đưa xe từ mặt đất lên sàn

- Có cơ cấu tời và mặt sàn xe đủ bền để chịu lực

- Có các vị trí để cố định xe một cách dễ dàng và an toàn khi di chuyển

Hình 4 1 Minh họa cho sàn trượt sát mặt đất có góc nghiêng thấp

Sau khi chọn phương án sàn trượt sát mặt đất để có góc dốc khoảng 5o đảm bảo góc thoát cho hầu hết các ô tô đã khảo sát đặc biệt là các mẫu xe có gầm thấp như Mercedes S400

Cơ cấu để trượt sàn phải đảm bảo hành trình trượt đạt khoảng 80-90% chiều dài sàn khi đó sàn mới có khả năng trượt sát mặt đất Nếu sử dụng cơ cấu thủy lực thông thường như xy lanh đẩy trực tiếp sàn thì hành trình chỉ giới hạn bằng hành trình xy lanh và nếu đặt trực tiếp trong phần khung nâng sàn xe thì chỉ đạt khoảng 42-45% chiều dài sàn xe

Hình 4 2 Xy lanh thủy lực đang hoạt động

Thế nên ta cần dùng thêm cơ cấu ròng rọc động lợi dụng tính chất của ròng rọc động để kéo dài hành trình của sàn trượt lên gấp đôi so với kiểu chỉ sử dụng xy lanh để đẩy sàn

Hình 4 3 Ví dụ về puly và cáp kéo

Nhưng lợi cũng bất cập hại để di chuyển được quãng đường gấp đôi thì lực nâng của xy lanh tất nhiên cũng tăng lên gấp đôi dẫn đến đường kính xy lanh tăng làm cho cơ cấu cồng kền phức tạp hơn do cần có bộ sàn trượt trung gian để gắn cơ cấu ròng rọc động cũng như thanh trượt cho bát liên kết với sàn

Hình 4 4 Minh họa về cơ cấu dầm trượt puly di động

Tham khảo kích thước và trọng lượng từ một số mẫu ô tô đã nêu trên cùng với kích thước và tải trọng của ô tô tham khảo ta thiết kế sàn xe sao cho có thể chở được tải trọng dự kiến là 2500kg, kích thước tổng thể của sàn dự kiến là 6200x2200x1800mm sẽ được

thiết kế gồm phần khung sàn nâng và sàn nâng được nối nhau bằng khớp bản lề và các xy lanh nâng hạ Trong phần khung nâng sàn có phần cơ cấu trượt của pully di động

Khi xác định kích thước sàn ta cần xác định 3 thông số bao gồm: chiều dài L, chiều rộng toàn bộ B Các kích thước này được xác định lớn nhất theo quy định của pháp luật và yêu cầu khi chuyên chở:

- Xác định chiều dài L: theo thông tư QCVN09:2015/BGTVT và thông tư 42/2014/TT-BGTVT chiều dài toàn bộ xe có thể thiết kế không quá 12200 mm, chiều dài đuôi xe tính toán ROH ≤ 60%Lcs Cho nên ta chọn sàn dài 6200 mm phần chiều dài

- Xác định bề rộng B: theo thông tư QCVN09:2015/BGTVT và thông tư 42/2014/TT-BGTVT quy định về sàn xe của xe tự đổ, xe xi téc, xe tải tham gia giao thông đường bộ thì bề rộng sàn không vượt quá 110% bề rông cabin và nhỏ hơn 2500mm Vì vậy ta chọn bề rộng sàn là 2200 mm, phần còn lại dự trữ cho các chi tiết nhô ra của sàn Với chiều rộng của sàn là đảm bảo bố trí xe

- Xác định chiều cao H: theo quy định của Bộ Giao Thông Vận Tải thì chiều cao tối đa của ô tô tải trên 5 tấn không được vượt quá 4 m Theo phương án thiết kế dự kiến thì chiều cao lớn nhất của sàn chọn là 2600 mm kể cả chiều dày của sàn và chiều cao chassis xe để đảm bảo chiều cao ô tô không vượt quá 4m Với chiều cao này sau khi thiết kế phần sàn đảm bảo chở được xe với tổng chiều cao 1800 mm Đảm bảo yêu cầu thiết kế đặt ra

Bảng 4 2 Bảng thông số theo QCVN09:2015/BGTVT

STT Nội dung đánh giá theo

1 Chiều dài đuôi xe tính toán (ROH):

Đối với xe tải hoặc xe tải chuyên

Để phù hợp với kích thước cơ bản của xe cứu hộ ta cần thiết kế sàn mới có kích thước Ls=6200[mm], Bs=2200 [mm]

Khi thiết kế sàn mới ta cần phải tính toán lại các mối liên kết giữa các bộ phận trên xe, kiểm nghiệm độ bền của sàn cũng như các đặc tính động học, động lực học của xe sau khi cải tạo Kiểm tra sự hoạt động của các cơ cấu trên xe khi tham gia vào hoạt động cứu hộ

Vật liệu để chế tạo sàn xe dựa trên các yếu tố bền, khả năng chịu tải và giá cả hợp lý SS400, CT3, A36 là những loại vật liệu vừa đáp ứng đủ các điều kiện tính bền và giá cả hợp lý nên ta sử dụng làm vật liệu chính để chế tạo các chi tiết của sàn xe

4.3 Thiết kế xe cứu hộ

4.3.1 Thiết kế khung nâng cho xe cứu hộ

Dựa vào kích thước xe cơ sở M750SL của VM motors ta có khoảng cách giữa hai dầm chassi là 700mm nên ta cần thiết kế khung sàn nâng sao cho khoảng cách hai dầm của khung sàn cũng là 700mm để tựa được lên hai dầm chassis xe cơ sở để chịu tải

- Khi hạ sàn sát mặt đất phần khung viền sàn và bát kết nối với bát trượt sẽ chịu lực toàn bộ nên phần khung viền phải đảm bảo chắc chắn và chịu lực

- Khi nâng sàn lên chassis xe thì các thanh dầm ngang sẽ phân bố tải lên phần khung sàn và lên chassis

Hình 4 6 khối lượng dầm trong solid

- Dựa vào thiết kế solidwork của khung sàn nâng trong solid ta xác định được khối lượng là 499.266kg

4.3.2 Dầm trượt

Dầm trượt pully di động

Hình 4 7 Dầm trượt

- Kích thước DxRxC: 3000x350x105mm là 1 tấm thép được chấn theo biên dạng chữ U có 2 mép viền và được gia cường bằng các thanh ke để đảm bảo chắc chắn

- Được làm từ thép tấm đen - Vật liệu là thép SS400

Hình 4 8 Khối lượng của dầm trượt

- Dựa vào thiết kế solidwork của khung sàn nâng trong solid ta xác định được khối lượng là 95.1kg

Pully

- Được làm thép CT3 được tiện rãnh cho cáp kéo đi qua

Hình 4 11 Sàn có tấm lót sàn

Sàn được lót bàng tấm sàn dầy 2mm bằng vật liệu SS400 có dập vân hình lá me để đảm bảo độ bám cho bánh xe Bên cạnh đó còn có các lỗ để cố định dây chằng tăng đơ

Hình 4 12 Khối lượng sàn

- Dựa vào thiết kế solidwork của khung sàn nâng trong solid ta xác định được khối lượng là 730.6kg

4.3.4 Thiết kế bát liên kết dầm nâng

- Thiết kế bát kết nối với chassis xe bằng thép SS400 tấm dày 10mm bên cạnh đó để giữ cho 2 bên chassis ổn định cần có thêm dầm ngang nên gắn thêm thép tấm 6mm chấn U và hàn mặt còn lại thành ống trụ vuông để giữ 2 bên chassis cứng chắc, vừa có thể chèn ống thủy lực vào để gắn với bộ van thủy lực để điều khiển trong ống

Hình 4 13 Bát và dầm ngang

- Dựa vào thiết kế solidwork của khung sàn nâng trong solid ta xác định được khối lượng là 106kg

4.3.5 Thiết kế bát trượt

- Bát trượt là bộ phận quang trọng liên kết cơ cấu tời và sàn Bộ bát trượt gồm tấm trượt cho sàn và 2 con trượt dùng để trượt trên 2 dầm của khung nâng

Hình 4 14 Khối lượng bát trượt

- Dựa vào thiết kế solidwork của khung sàn nâng trong solid ta xác định được khối lượng là 42.5kg

4.4.Xác định kích thước và tính toán ổn định

Bảng 4 3 Kích thước xe

1 Kích thước (dài x rộng x cao) (chưa cắt

ngắn đuôi xe) 7995x2060 x2320 (mm)

3 Kích thước sàn (dài x rộng x cao) 6200x2200x220 (mm)

4 Chiều dài đầu / đuôi xe (chưa cắt ngắn

5 Vết bánh xe trước / sau 1630 / 1525 (mm)

4.4.1 Tính toán bố trí chung khối lượng

Xác định khối lượng và phân bố khối lượng

Trọng tải của xe được xác định dựa trên tổng khối lượng các cụm tổng thành và tải trọng chuyên chở trên ô tô thiết kế Ta xác định được bảng sau:

Bảng 4 4 Khối lượng xe trước khi cắt ngắn

1 Khối lượng ô tô cơ sở (chưa cắt ngắn đuôi xe) Gcs 2340

Để phù hợp với nhu cầu sử dụng và quy định về xe ben khi tham gia giao thông nên thực hiện cắt ngắn đuôi xe Sau khi cắt ngắn đuôi xe, khối lượng bản thân ô tô cơ

1 Khối lượng ô tô cơ sở

4 Khối lượng cơ cấu nâng

5 Khối lượng phụ (cản

Xác định phân bố khối lượng lên các trục

Hình 4 15 Sơ đồ phân bố trọng lượng

Cân bằng mô men với điểm tiếp xúc giữa bánh trước với mặt đường, ta xác định được khối lượng phân bố của xe cơ sở (đã cắt ngắn đuôi xe) lên hai trục như sau:

MZ2 = z1.lscs – Gi.ls = 0 (4.1) Với: lscs là khoảng cách từ trọng tâm xe cơ sở đến trục sau

Thay các thông số vào (3.1) ta tìm được khối lượng phân bố lên hai trục của từng

1 Khối lượng ô tô cơ sở (đã cắt ngắn

4 Khối lượng phụ (cản hông, cản

9 Khối lượng cho phép lớn nhất trên

4.4.2 Xác định tọa độ trọng tâm ô tô

Tọa độ trọng tâm ảnh hưởng tới khả năng ổn định của ô tô Vì vậy cần xác định tọa độ trọng tâm của ô tô theo chiều dọc, chiều ngang và cả chiều cao khi xe không tải và có tải

Bảng 4 7 Khối lượng phân bố

4.4.2.1 Tọa độ trọng tâm ô tô theo chiều dọc

* Khi ô tô không tải:

- Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến tâm cầu trước:

* Khi ô tô đầy tải:

- Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến tâm cầu trước:

4.4.2.2 Tọa độ trọng tâm ô tô theo chiều cao

Bảng 4 8 Phân bố khối lượng theo chiều cao

Chiều cao trọng tâm của ô tô được tính theo công thức:

ℎ𝐺 =∑ 𝐺𝑖.𝐻𝑖

∑ 𝐺𝑖 (mm) (4.9) [5] Với: + Gi - tải trọng các thành phần khối lượng (kg)

+ Hi - tọa độ chiều cao trọng tâm các thành phần khối lượng (mm) + Gi - tải trọng toàn bộ các thành phần khối lượng (kg)

Thay các thông số tại bảng vào công thức, xác định được chiều cao trọng tâm ô tô khi không tải và đầy tải

𝐾ℎ𝑖 𝑘ℎô𝑛𝑔 𝑡ả𝑖 ∶ ℎ𝐺 = 906𝑚𝑚

𝐾ℎ𝑖 𝑐ó 𝑡ả𝑖 ∶ ℎ𝐺 = 1126𝑚𝑚 } (4.10) [5]

4.4.3 Kiểm tra ổn định của ô tô

Ổn định là một tính chất quan trọng của ô tô, độ ổn định tốt thì khả năng làm việc sẽ an toàn hơn trên đường dốc và đường trơn trượt Độ ổn định của ô tô được đánh giá bằng khả năng đảm bảo xe không bị trượt lật khi chuyển động trên đường dốc, đường nghiêng ngang hoặc khi xe quay vòng

Trên cơ sở bố trí chung và tọa độ của trọng tâm của ô tô, có thể xác định được các giới hạn ổn định của ô tô như sau:

Bảng 4 9 Thông số giới hạn ổn định

a (mm) b (mm) hG (mm)

4.4.3.1 Kiểm tra ổn định dọc của ô tô

Ổn định của ô tô khi lên dốc được đánh giá bằng khả năng xe không bị trượt dọc hoặc bị lật dọc qua điểm tiếp xúc giữa bánh xe cầu sau với mặt đường Tính ổn định này được khảo sát khi xe di chuyển lên và xuống dốc

- Góc giới hạn lật khi lên dốc:

4.4.3.2 Kiểm tra ổn định ngang của ô tô

Ổn định ngang của ô tô được đánh giá bằng khả năng xe không bị trượt ngang và lật ngang Sự trượt ngang của xe có thể xảy ra đồng thời ở tất cả các bánh xe hoặc trước tiên xảy ra ở một cầu nào đó, sau đó mới dẫn tới sự trượt ngang của các bánh xe cầu

- Góc giới hạn lật trên đường nghiêng ngang: Với: Rttmin - Bán kính quay vòng nhỏ nhất tại trọng tâm

Hình 4 16 Sơ đồ xác định bán kính quay vòng của ô tô

⇒ Khi đầy tải Rttmin =5897 ⇒ Khi không tải Rttmin=5827

Thay thông số vào các công thức, xác định được các giới hạn ổn định của ô tô

Bảng 4 10 Thông số giới hạn ổn định của ô tô

THÔNG SỐ

αL (độ) αX (độ) β (độ) Vgh (m/s)

4.4.3.3 Kiểm tra ổn định khi nâng thùng hàng

Khi nâng sàn xe đạt góc nghiêng tối đa α Trong trường hợp này vị trí trọng tâm của sàn và hàng (xe cần cứu hộ) thay đổi